配电网建设改造给相关设备企业带来的机遇与挑战
侯义明：配电网建设改造给相关设备企业带来的机遇与挑战—中国电力科学研究院侯义明
1配电网建设改造
1.1配电网建设改造的意义
2015年以来，党中央、国务院对配电网建设改造工作做出了一系列安排部署。，国家发展改革委、国家能源局先后发布《关于加快配电网建设改造的指导意见》与《配电网建设改造行动计划(2015～2020年)》(简称《行动计划》)，提出要结合当前我国配电网实际情况，用五年左右时间，全面加快现代配电网建设，支撑经济发展和服务社会民生。2015～2020年，配电网建设改造投资将不低于2万亿元。2016年中央1号文件中明确提出了“加快实施农村电网改造升级工程，开展农村‘低电压’综合治理”等加快农村基础设施建设的工作内容。国务院第122次常务会议作出实施新一轮农村电网改造升级工程的决定，李克强总理在2016年政府工作报告中提出“抓紧新一轮农村电网改造升级，两年内实现农村稳定可靠供电服务和平原地区机井通电全覆盖”。国务院办公厅、国家发改委、能源局等部委先后印发了一系列文件，全面部署新一轮农网改造升级工作。实施配电网建设与改造行动计划的意义主要有以下四个方面：
(1)实施配电网建设改造行动计划是落实“稳增长、防风险”的重要措施；
(2)实施配电网建设改造行动计划是推进新型城镇化的重要保障；
(3)实施配电网建设改造行动计划是推进“互联网”智慧能源发展的战略选择；
(4)实施配电网建设改造行动计划是全面建成小康社会的现实需要。
1.2电力发展“十三五”规划配网建设目标和任务
2015年11月7日国家发展改革委、国家能源局正式发布《电力发展“十三五”规划》，这是我国“十三五”电力发展的行动纲领。“十三五”电力发展规划将“升级改造配电网，推进智能电网建设”作为重要任务，提出加大城乡电网建设改造力度，基本建成城乡统筹、安全可靠、经济高效、技术先进、环境友好、与小康社会相适应的现代配电网，适应电力系统智能化要求，全面增强电源与用户双向互动，支持高效智能电力系统建设。
《电力发展“十三五”规划》在民生用电保障的目标是：
(1)2020年，电能替代新增用电量约4500亿千万时。
(2)力争实现北方大中型以上城市热电联产集中供热率达到60%以上，逐步淘汰官网覆盖范围内的燃煤供热小锅炉。
(3)完成全国小城镇和中心村农网改造升级、贫困村通动力电。
(4)平原地区机井用电覆盖。
(5)东部地区基本实现城乡供电服务均等化。
(6)中西部地区城乡供电服务差距大幅缩小。
(7)贫困及偏远少数民族地区电网基本满足生产生活需要。
1.3配电网建设改造资金投入目标
《行动计划》提出了资金投入目标。要通过实施配电网建设改造行动计划，有效加大配电网资金投入。2015年～2020年，配电网建设改造投资不低于2万亿元，“十三五”期间累计投资不低于1.7万亿元。
1.4新一轮农网改造升级任务
2016年2月3日，国务院第122次常务会议决定实施新一轮农村电网改造升级工程。
2月16日，国务院办公厅转发国家发展改革委《关于“十三五”期间实施新一轮农村电网改造升级工程的意见》(国办发〔2016〕9号)。
3月18日，国家发展改革委印发《农村机井通电工程2016-2017年实施方案》和《小城镇和中心村农网改造升级工程2016-2017年实施方案》。
3月25日，国务院召开实施新一轮农村电网改造升级工程电视电话会议，全面部署新一轮农网改造升级工作。截至2015年12月底，国家电网公司6kV～20kV线路长度328.3万公里(城市62.7万公里，县域265.6万公里)，其中架空线路282万公里(城市30.9万公里，县域251.1万公里)，电缆线路46.3万公里(城市31.9万公里，县域14.4万公里)，电缆化率14.1%(城市50.8%，县域5.4%)。配电变压器共计373.9万台(城市93.7万台，县域280.2万台)，容量9.3亿千伏安(城市4.3亿千伏安，县域5亿千伏安)，配电开关294.2万台(城市202.5万台，县域91.7万台)。国家电网公司、南方电网公司和地方电网企业承担着农网改造升级的主要任务。截至2015年底，国家电网公司共完成农网改造升级和无电地区电力建设投资3321亿元，为57.6万无电户、240.6万无电人口解决了通电问题。累计新建改造35kV及以上输电线路8.98万公里，新建改造10kV线路48.76万公里，新建改造低压线路77.2万公里、居民户表2251万户。然而，偏远贫困地区依然未通动力电，并存在装备水平较低，质量参差不齐等问题，不利于推进新型城镇化、农业现代化。前两次农网改造升级重点是加大无电地区电力建设投资，提升农村生活供电保障能力，经过两次改造升级，农村供电可靠率、综合电压合格率显著提升。而第三次农网改造重点主要包括两部分：
一是，对西部及贫困地区农村电网改造进行攻坚，解决电压不达标、架构不合理、不通动力电，农业生产用电，农产品加工，供电等问题，提升电力普遍服务水平；
二是，推进东中部地区以及有条件的西部地区城乡电网建设一体化，逐步提高农村电网信息化、自动化、智能化水平，缩小城乡供电服务差距，逐步实现农村生活水平小康化。
为推动新一轮农村电网升级改造工程，国家电网公司部署了七个重点工程：
(1)大力实施“井井通电”工程。公司将投资485亿元，用两年时间完成全部219万眼农田灌溉机井通电及改造工程，实现平原地区“井井通电”目标。
(2)加快小城镇(中心村)电网改造升级。小城镇(中心村)电网是农网建设改造的重点。公司将投资843亿元，用两年时间完成经营区内全部6.6万个小城镇(中心村)电网的改造升级。按照“县～镇～村”电网统一规划、协调发展的原则，提高建设标准，大幅提升供电能力和供电质量，满足小城镇(中心村)长远发展和现代化建设需要。
(3)实现村村通动力电。近年来农副产品加工、规模性养殖等产业快速发展，农村三相动力电需求不断增加。截止2015年底，公司经营区内未通动力电的村3.9万个、需增容改造的8.7万个。公司将投资260亿元，用三年时间全面完成动力电建设改造任务，实现村村通动力电。
(4)积极实施光伏接网工程。按照国务院扶贫办计划，国家电网公司经营区13个省374个县的27525个村建设村级光伏电站，每个电站200kW左右，及时做好光伏扶贫电站的报装服务及接网工程，满足国家光伏扶贫工作要求。
(5)促进西部及贫困地区农网供电服务均等化：投资726亿元，提升扶贫开发重点县、集中连片特殊困难地区以及革命老区供电服务，提高553个贫困县供电能力，满足脱贫致富用电需求。投资282亿元，建立常态化监测和综合治理机制，全面解决经营区内农村用户“低电压”问题。到2020年，西部城镇地区10kV线路平均供电半径不超过6km，乡村地区不超过18km，农村户均配变容量达到2kVA，农网智能化、信息化水平大幅提高，进一步缩小与东中部地区的差距。
(6)推动东中部地区城乡电网建设一体化：国家电网公司将投资2276亿元，完善电网结构，提高转供能力，全面消除不满足供电安全标准的“单线单变”，提高农网信息化、自动化、智能化水平。到2020年，东中部城镇地区10kV、线路平均供电半径不超过5km，乡村地区不超过10km，农村户均配变容量达到2.3kVA，配电自动化系统、配电通信网和智能电表覆盖率均达到100%，基本实现城乡电网一体化目标；
(7)开展西藏、新疆以及四川、甘肃、青海三省藏区农村电网建设攻坚：国家电网公司将投资317亿元，做好少数民族地区供电保障，解决经营区内剩余14个县域电网与主网联系薄弱问题。
2配电建设工程专项工程
2.1.1机井通电项目
项目需求以台区及低压线路建设改造为主。配电变压器就近接入10kV线路。
配变容量选择范围为50kVA～100kVA，配变供电半径宜控制在500m范围内，每个配电台区平均解决6个～8个机井。
低压线路改造应延伸到井台。资产分界点原则以电表(含)为界。
对于地方政府投入的资金，要争取纳入规划总盘子，由公司统筹使用。
2.1.2小城镇(中心村)电网改造升级
配电变压器容量选择在综合考虑配电网经济运行水平的基础上，应适度超前于负荷需求。各地区项目实施后，小城镇(中心村)最低户均配变容量应满足《小城镇和中心村电网改造升级2016年~2017年实施方案》中的要求。
配变选型原则为柱上变不超过400kVA，箱变不超过630kVA，配电室单台容量不超过800kVA。各单位应根据用户用电负荷及建筑形式不同，满足配电变压器合理化布点的需要。平房用户宜采用柱上变压器台进行供电，单台配变供电户数不宜超过80户，采用配电室或者箱式变电站供电的，单台配变供电户数不宜超过120户。
低压供电半径不超过500m，低压接户线应使用耐候型绝缘导线，界面铝芯一般不小于16mm2，铜芯一般不小于6mm2。如计量装置采用集中安装方式，根据实际情况可将表后接户线纳入改造范围，确保工艺整齐、美观。
2.1.3村村通动力电
配电变压器应位于负荷中心，容量选择应适度超前于负荷需求。新增三相配电台区的同时，应保留原有单相供电网络，并做好低压线路改造，合理切割负荷，继续发挥原有单相供电网络的作用。
3为相关设备制造企业带来的机遇
(1)通过开展“机井通电、小城镇(中心村)电网改造建升级、村村通动力电”工程提升农村供电能力，消除供电卡脖子提升农村供电能力，消除供电卡脖子。
综合治理低电压，提升低压电网装备水平，增加了架空线路、配电开关、配电变压器、以及无功补偿设备相关产品的需求，由于农村电网主要是中低电压配网，从配电网设备的层面来看，中低电压等级的变压器、线缆、低压配电箱(JP柜)等一次设备作为配网的主要组成设备在采购规模上将会有较大幅度的增长。此外，由于本轮农网改造升级的重心在于满足农村用电水平的提升的需求。因此，对一次设备需求增加的同时，对智能化二次设备的需求也将相应增加。低压设备的升级改造也增加了低压开关设备的需求。对这些设备的制造企业是利好的机遇。
(2)实施“光伏扶贫接网”工程就要加大贫困地区农村电网改造工作力度，为光伏扶贫项目接网和并网运行提供技术保障。
实施光伏扶贫工作是贯彻中央扶贫开发工作会议精神，落实《中共中央国务院关于打赢脱贫攻坚战的决定》的要求，在全国具备光伏建设条件的贫困地区实施光伏扶贫的工程。
对于光伏扶贫接网工程，由电网企业承担接网及配套电网的投资和建设工作，确保配套电网工程与项目并网运行和电量消纳，确保光伏扶贫项目优先上网和全额收购。光伏扶贫接网工程除对光伏产业扩大市场份额外，配电网的适应性改造，对增大了配电开关、配电变压器等相关配电设备的需求。
(3)“边远贫困地区供电服务均等化、东中部地区城乡电网建设一体化”工程。城乡电网建设一体化，构建灵活可靠的城市(区)网络结构，优化规范城镇地区网络结构，逐步强化乡村地区网络结构。
实现网架结构规范化，设备选型序列化，需要增加变电站布点和线路，改善网架，增加分段和联络，对电缆、环网柜，柱上开关的需求增加。按照“成熟可靠、技术先进、节能环保”的原则，全面提升配电网装备水平；采用技术成熟、少(免)维护、低损耗、具备可扩展功能的设备；提升设备本体智能化水平，推行功能一体化设备；带动节能配电变压器、开关设备和电缆制造企业设备具备持续创新能力，完善产业配套，形成完整的研发、设计、制造、试验检测和认证体系。对相关设备企业即是机遇也是挑战。对藏区，南疆地区农村电网建设，最大限度利用电网延伸和可再生能源供电方式，改善农牧民生产生活用电条件。除配电网设备需求外，还包括了光伏和微电网的需求。
配网农网改造、提高供电能力，改善网架，提高电缆化率等带来的一次二次设备投资(一次设备投资占投资比例最高)，尤其是变压器、开关、电线电缆、自动化设备。行动计划要求“住宅小区纳入配电网统一规划，规范建设、专款专用”，电网公司的把控力度将加大，低压设备制造与安装服务公司将受益。无功补偿、电能替代、需求侧管理等为主的节能降耗是长期的市场，抓住这个商业机会的关键还是将自己的产品与服务纳入电网节能降耗的整体解决方案。新能源、分布式电源的接入，分布式光伏是新能源发展的重点，与配电网的互动要求更好的接入系统、能量管理与调度系统，同时也推动分布式与微网(包括储能)的发展。实现“城市及城际间充电设施的互联互通”为目标。充电设施、尤其是城市中充电设施已经明确向社会资本放开。为实现智能双向互动服务提供信息基础。2020年，配电变压器信息采集覆盖率达到100%，智能电表覆盖率达到95%。
4对设备制造企业的挑战
配电网建设与改造强调全面提升配电网装备水平；采用技术成熟、少(免)维护、低损耗、具备可扩展功能的设备；提升设备本体智能化水平，推行功能一体化设备；带动节能配电变压器、开关设备和电缆制造企业设备具备持续创新能力，完善产业配套，形成完整的研发、设计、制造、试验检测和认证体系。对相关设备企业即是机遇也是挑战。为贯彻落实国家配电网建设改造的相关要求，把握好配电网发展建设的契机，进一步精简和优化配电设备种类，提升标准化、智能化水平，提高配电网工程质量和配网运维管理效率，国家电网公司运维检修部组织编写了《10kV一体化变台和配电一二次成套装置典型设计和检测规范》，一体化变台和配电设备一二次融合对相关设备制造企业是一次新的挑战。
4.1实施10kV一体化变台的目的和思路
实施10kV一体化变台的目的是：
(1)落实国家电网公司“四个一”的要求(项目需求“一图一表”、设备选型“一步到位”、建设工艺“一模一样”、管控信息“一清二楚”)，尤其是建设工艺“一模一样”；
(2)将配电网技术导则、典型设计和标准物料等标准化建设成果落实到配电网建设改造全过程。按照“标准化台架、模块化组件”设计原则，有利于应用典型设计方案的完整配电变台，实行成套化招标；
(3)便于实现工程项目所需设备的集成化、成套化招标，这将有利于降低物资碎片化管理造成的额外成本，降低工程项目综合管理成本；
(4)将预先装配完成的配电变台带至现场直接进行安装，提升了配电网建设改造效率和效益。
10kV一体化变台的主要思路是：将变压器模块、低压配电模块进行一体化、模块化设计，一二次接口进行标准化设计，实现变压器台设备的集成组合和功能融合，减少运输、库存、安装、交接试验及运维等方面的工作量，进一步提高变压器台的供电可靠性。
10kV一体化变台其总体结构特征为：10kV纵向一体化柱上变压器台通过变压器横担将变压器模块和低压配电模块垂直固定，构成纵向一体化结构，可根据现场实际情况采用正向或侧向布置。10kV横一体化柱上变压器台将变压器模块和低压配电模块横向集成，通过底框水平固定，构成横向一体化结构，可根据配电变压器容量等实际情况采用正向布置或侧向布置。
4.2配电设备一二次融合技术的目标和思路
通过提高配电一二次设备的标准化、集成化水平，提升配电设备运行水平、运维质量与效率，满足线损管理的技术要求，服务配电网建设改造行动计划。
以打造“安全可靠、融合高效”为技术目标，以需求为导向、检测为保障，主要面向配电网建设改造中的增量设备，按照总体设计标准化、功能模块独立化、设备互换灵活化的思路，优先解决配电自动化建设中面临的一二次接口的兼容性和扩展性、终端新增计量功能、遥信抖动等迫切问题，分阶段推进配电设备一二次融合工作。工作目标是：
(1)柱上开关的一二次融合工作一步到位。
一二次融合分近期和远期两个阶段完成预期目标：
近期目标解决一二次设备的组合、装置性更换及工厂化维修问题，于2016年12月完成；
远期目标解决一二次设备深度融合问题，于2017年12月完成。
各阶段应提供相应的一二次融合成套化设备招标技术规范书和检测规范。
柱上技术要求：柱上开关一二次融合按应用功能不同可分为：分段负荷开关成套、分段断路器成套、分界负荷开关成套、分界断路器成套设备四种。
环网柜技术要求(近期)：环网柜近期(组成)：环进环出单元、馈线单元、母线设备(PT)单元、集中式DTU。所有环进出单元、馈线单元的电源、电流、遥信、遥控等回路采用标准化接口设计，通过二次航空插头汇总于DTU单元的航插室；母线设备单元的电源、电压等回路通过二次航空插头汇总于DTU单元的航插室。DTU单元整体实现三遥、计量、相间及接地故障处理、通信、二次供电等功能；计量采用独立模块，DTU核心单元与其通信采集计量数据。DTU单元柜与开关的连接电缆双端预制，设备支持热插拔，不同厂家航空插头可互换；DTU单元柜与开关柜成套供货，单元柜可整体更换。统一环网箱预留DTU安装空间尺寸；统一DTU的面板和指示。
环网柜技术要求(远期):环网柜远期(组成)：环进环出单元、馈线单元、供电与通信单元(含供电PT、后备电源、通信模块)；三遥动作型DTU安装在各单元间隔内；各单元柜的电源由供电与通信单元柜统一提供。三遥动作型DTU实现本间隔的三遥、计量、相间与接地故障处理、通信功能。三遥动作型DTU通信方式接入通信单元，由通信单元对上通信。统一DTU核心单元对外接口、尺寸、安装方式；各间隔DTU和通信单元实现装置级可更换，支持热插拔；开关本体各模块标准化。用于环网柜现场诊断维护的移动式终端手持设备统一接口与协议，通过有线串口方式连接DTU调试口，可实现不同厂家DTU设备的就地诊断与维护。
开关柜选用的负荷开关、断路器等设备功能和性能应满足相关标准的规定；操作电源采用DC48V，储能电机功耗不大于80W，合闸线圈瞬时功耗不大于300W，分闸线圈瞬时功耗不大于500W；环网柜采用电磁式互感器应配置电流、电压表，采用电子式互感器应配置数码显示表；断路器柜相间故障整组动作时间不大于100ms；一次设备根据项目需求配置电缆测温、环境温湿度传感器。
5结束语
在我国经济仍面临下行压力的背景下，实施配电网建设与改造升级工程，配电网建设与改造为稳增长再添新动力，对整个电气设备产业链产生拉动作用，同时为加快贫困地区脱贫致富提供动力。实施上述工程，用商业机制吸引社会资本参与配电网建设改造，必将对从事配电网建设的电气设备产业链上的相关企业产生拉动效应，配电企业、电力设备制造企业、自动化企业均将从中受益。
实施配电网建设与改造工程，是加强配电基础设施建设，加快城乡基本公共服务均等化进程的重要举措，它将加快推动我国电力设备制造业快速发展，也为以配电网为主要客户的配电设备企业的发展带来良好机遇，配电网建设与改造强调全面提升配电网装备水平；采用技术成熟、少(免)维护、低损耗、具备可扩展功能的设备；提升设备本体智能化水平，推行功能一体化设备；带动节能配电变压器、开关设备和电缆制造企业设备具备持续创新能力，完善产业配套，形成完整的研发、设计、制造、试验检测和认证体系。对相关设备企业即是机遇也是挑战。
作者简介
侯义明，中国电力科学研究院教授级高级工程师。主要从事电力系统自动化的研究工作，多次获得国家、电力部和国家电网公司科技进步奖。主要主持和参与编写IEEE、国家标准、电力行业、和国家电网公司的智能电网相关标准制定工作，参加多个国家电网公司智能电网试点的规划设计和应用工作。
相关阅读：
北极星智能电网在线官方微信
